JP6035097B2 - Condensation reaction product solution for trench filling, and method for producing trench filling film - Google Patents

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Description

本発明は、半導体素子に形成されたトレンチ内の絶縁保護膜用、すなわちトレンチ埋め込み用の、縮合反応物溶液及びトレンチ埋め込み膜の製造方法に関する。   The present invention relates to a condensation reaction solution and a method for manufacturing a trench buried film for an insulating protective film in a trench formed in a semiconductor element, that is, for trench filling.

半導体装置のような電子デバイスの構成要素であるトランジスタ等の回路素子を電気的に分離するための技術の一つとして、シャロートレンチ分離技術(STI技術)が開発されている。STI技術とは、基板中、回路素子の間隙にトレンチを形成し、トレンチ内に絶縁材料を埋め込むことにより、回路素子間の電気的分離を行う技術である。   A shallow trench isolation technique (STI technique) has been developed as one technique for electrically isolating circuit elements such as transistors, which are components of electronic devices such as semiconductor devices. The STI technique is a technique for electrically separating circuit elements by forming a trench in a gap between circuit elements in a substrate and embedding an insulating material in the trench.

このようなトレンチ埋め込みに使われる材料としては、高い電気絶縁性が求められるという理由でシリコン酸化物が広く用いられている。   As a material used for such trench filling, silicon oxide is widely used because high electrical insulation is required.

トレンチ内にシリコン酸化膜を埋め込むために、従来、高密度プラズマCVD法に代表されるスパッタ法により、トレンチを有するシリコン基板上にシリコン酸化膜を形成している。   In order to embed a silicon oxide film in the trench, a silicon oxide film is conventionally formed on a silicon substrate having a trench by a sputtering method typified by a high-density plasma CVD method.

スパッタ法以外の方法として、塗布法によりトレンチの微細溝を埋設したのちに焼成によりシリカ膜を形成する方法が知られており、例えばシラノール化合物(例えば特許文献1参照)、ポリシラザン(例えば特許文献2参照)等が用いられている。   As a method other than the sputtering method, a method of forming a silica film by firing after embedding fine grooves of a trench by a coating method is known. For example, a silanol compound (see, for example, Patent Document 1), polysilazane (for example, Patent Document 2). Etc.) are used.

特開平2004−363615号公報JP-A-2004-363615 特開平11−307626号公報JP-A-11-307626

しかしながら、近年半導体素子の微細化に伴い、トレンチの開口幅は小さく、アスペクト比は大きい傾向にあり、トレンチ幅が0.2μm以下、アスペクト比(トレンチの深さを、トレンチの開口幅で除した値)が2以上の微細溝にCVD法によりシリコン酸化膜を埋めると、微細溝の中にボイドが発生しやすいという問題がある。   However, with the recent miniaturization of semiconductor elements, the trench opening width tends to be small and the aspect ratio tends to be large, the trench width is 0.2 μm or less, and the aspect ratio (the trench depth is divided by the trench opening width). If a silicon oxide film is buried in a fine groove having a value of 2 or more by the CVD method, there is a problem that voids are easily generated in the fine groove.

また塗布法を用いた場合、前駆体としてシラノール化合物又はポリシラザンを用いると、前駆体からシリコン酸化物へと変換される過程で材料の熱収縮が生じ、埋め込み部におけるボイドの発生及び基体との剥がれの発生という問題がある。   In addition, when a coating method is used, if a silanol compound or polysilazane is used as a precursor, thermal shrinkage of the material occurs in the process of conversion from the precursor to silicon oxide, and voids are generated in the embedded portion and peeling from the substrate. There is a problem of the occurrence of.

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その課題は、基体に形成された線幅が微細なトレンチ内に塗布法によってシリコン酸化物を埋め込む際に、塗布膜を焼成してトレンチ埋め込み膜を形成する際にトレンチ内でのボイドの発生を抑制できるトレンチ埋め込み用縮合反応物溶液、及びトレンチ埋め込み膜の製造方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and the problem is that when a silicon oxide is embedded in a trench having a fine line width formed on a substrate by a coating method, the coating film is fired to form a trench. The object of the present invention is to provide a trench filling condensation reaction solution capable of suppressing the generation of voids in the trench when forming the buried film, and a method for producing the trench buried film.

本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意研究を行った結果、以下に示すトレンチ埋め込み用縮合反応物溶液、及びトレンチ埋め込み膜の製造方法を見出し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明は、以下の通りである。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found the following condensation reaction product solution for trench filling and a method for producing a trench filling film, and have completed the present invention. That is, the present invention is as follows.

[1] ポリシロキサン化合物とシリカ粒子との縮合反応物、及び有機溶媒を含む、トレンチ埋め込み用縮合反応物溶液であって、
該ポリシロキサン化合物が、下記一般式(1):
nSiX1 4-n(1)
{式中、nは0〜4の整数であり、Rは水素原子又は炭素数1〜10の炭化水素基であり、X1はハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基又はアセトキシ基であり、複数のX1は同一でも異なっても良い。}
で表されるシラン化合物に由来し、
該有機溶媒が、該有機溶媒の総量100質量%に対し、沸点が130℃未満である有機溶媒(A)を50質量%以上99質量%以下、及び沸点が130℃以上である有機溶媒(B)を1質量%以上50質量%以下含む、トレンチ埋め込み用縮合反応物溶液。
[2] 該ポリシロキサン化合物が、下記一般式(2):
SiX2 4 (2)
{式中、X2はハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基又はアセトキシ基であり、複数のX2は同一でも異なっても良い。}
で表される4官能シラン化合物に由来する、上記[1]に記載のトレンチ埋め込み用縮合反応物溶液。
[3] 該有機溶媒(A)がアルコール、多価アルコール誘導体、ケトン、エステル、エーテル、及び炭化水素からなる群から選ばれる少なくとも1種類である、上記[1]又は[2]に記載のトレンチ埋め込み用縮合反応物溶液。
[4] 該有機溶媒(B)がアルコール、多価アルコール誘導体、ケトン、エステル、エーテル、及び炭化水素からなる群から選ばれる少なくとも1種類である、上記[1]〜[3]のいずれかに記載のトレンチ埋め込み用縮合反応物溶液。
[5] 上記[1]〜[4]のいずれかに記載のトレンチ埋め込み用縮合反応物溶液を、スピンコーティング法によって、トレンチを有する基板に塗布する工程と、
該縮合反応物溶液が塗布された基板を焼成する工程と
を含む、トレンチ埋め込み膜の製造方法。
[1] A trench filling condensation product solution comprising a condensation reaction product of a polysiloxane compound and silica particles, and an organic solvent,
The polysiloxane compound has the following general formula (1):
R n SiX 1 4-n (1)
{In the formula, n is an integer of 0 to 4, R is a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and X 1 is a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms or an acetoxy group. The plurality of X 1 may be the same or different. }
Derived from the silane compound represented by
The organic solvent has an organic solvent (A) having a boiling point of less than 130 ° C. of 50% by mass to 99% by mass and an organic solvent having a boiling point of 130 ° C. or higher (B) with respect to 100% by mass of the total amount of the organic solvent. ) Containing 1% by mass to 50% by mass of a trench filling condensation reaction product solution.
[2] The polysiloxane compound has the following general formula (2):
SiX 2 4 (2)
{Wherein X 2 represents a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms or an acetoxy group, and a plurality of X 2 may be the same or different. }
The condensation reaction product solution for trench embedding according to the above [1], which is derived from a tetrafunctional silane compound represented by:
[3] The trench according to [1] or [2], wherein the organic solvent (A) is at least one selected from the group consisting of alcohol, polyhydric alcohol derivative, ketone, ester, ether, and hydrocarbon. Condensation reaction product solution for embedding.
[4] In any one of the above [1] to [3], the organic solvent (B) is at least one selected from the group consisting of alcohol, polyhydric alcohol derivative, ketone, ester, ether, and hydrocarbon. The condensation reaction product solution for trench filling as described.
[5] A step of applying the trench filling condensation reaction product solution according to any one of [1] to [4] to a substrate having a trench by a spin coating method;
And a step of firing the substrate coated with the condensation reaction product solution.

本発明によれば、基体に形成された線幅が微細なトレンチ内に塗布法によってシリコン酸化物を埋め込む際に、塗布膜の焼成時にトレンチ内でのボイドの発生を抑制できるトレンチ埋め込み用縮合反応物溶液、及びトレンチ埋め込み膜の製造方法を提供することが可能になる。   According to the present invention, when a silicon oxide is buried in a trench having a fine line width formed on a substrate by a coating method, a condensation reaction for filling a trench can suppress the generation of voids in the trench when the coating film is baked. It is possible to provide a manufacturing method of a physical solution and a trench buried film.

以下、本発明を実施するための形態(以下、「実施の形態」と略記する。)について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。   Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter abbreviated as “embodiments”) will be described in detail. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, It can implement by changing variously within the range of the summary.

<トレンチ埋め込み用縮合反応物溶液>
本発明の一態様は、ポリシロキサン化合物とシリカ粒子との縮合反応物(本開示で、単に縮合反応物ということもある)、及び有機溶媒を含む、トレンチ埋め込み用縮合反応物溶液であって、
該ポリシロキサン化合物が、下記一般式(1):
nSiX1 4-n(1)
{式中、nは0〜4の整数であり、Rは水素原子又は炭素数1〜10の炭化水素基であり、X1はハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基又はアセトキシ基であり、複数のX1は同一でも異なっても良い。}
で表されるシラン化合物に由来し、該有機溶媒が、該有機溶媒の総量100質量%に対し、沸点が130℃未満である有機溶媒(A)を50質量%以上99質量%以下、及び沸点が130℃以上である有機溶媒(B)を1質量%以上50質量%以下含む、トレンチ埋め込み用縮合反応物溶液を提供する。
<Condensation reaction solution for trench filling>
One aspect of the present invention is a condensation reaction solution for trench filling, which includes a condensation reaction product of a polysiloxane compound and silica particles (also referred to simply as a condensation reaction product in the present disclosure) and an organic solvent,
The polysiloxane compound has the following general formula (1):
R n SiX 1 4-n (1)
{In the formula, n is an integer of 0 to 4, R is a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and X 1 is a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms or an acetoxy group. The plurality of X 1 may be the same or different. }
The organic solvent has a boiling point of 50% by mass or more and 99% by mass or less, and a boiling point of the organic solvent (A) having a boiling point of less than 130 ° C. with respect to 100% by mass of the total amount of the organic solvent. A condensation reaction product solution for filling a trench is provided that contains 1% by mass or more and 50% by mass or less of an organic solvent (B) having a temperature of 130 ° C. or higher.

本発明は上記のように、ポリシロキサン化合物とシリカ粒子との縮合反応物と、割合が最適化された沸点の異なる2種類以上の有機溶媒とを混合することにより、線幅が微細なトレンチへ、トレンチ内でのボイドの発生を抑制しつつシリコン酸化物を埋め込むことが可能となる。   As described above, the present invention provides a trench having a fine line width by mixing a condensation reaction product of a polysiloxane compound and silica particles and two or more kinds of organic solvents having different boiling points and having an optimized ratio. It becomes possible to bury silicon oxide while suppressing the generation of voids in the trench.

本開示で、ポリシロキサン化合物とシリカ粒子との縮合反応物とは、上記一般式(1)で表されるシラン化合物に由来するポリシロキサン化合物と、シリカ粒子とを含有する縮合成分(本開示で、単に縮合成分ということもある)を縮合反応させて得られる生成物を意味する。従って、ポリシロキサン化合物とシリカ粒子との縮合反応物は、ポリシロキサン化合物に由来する構造及びシリカ粒子に由来する構造のみを有する生成物、並びに、ポリシロキサン化合物に由来する構造、シリカ粒子に由来する構造、及び縮合成分に任意に含まれる追加の成分に由来する構造を有する生成物、のいずれも包含する。   In the present disclosure, the condensation reaction product of a polysiloxane compound and silica particles refers to a condensation component (in the present disclosure) containing a polysiloxane compound derived from the silane compound represented by the general formula (1) and silica particles. , Which may be simply referred to as a condensation component) means a product obtained by a condensation reaction. Accordingly, the condensation reaction product of the polysiloxane compound and the silica particles is derived from the product derived only from the structure derived from the polysiloxane compound and the structure derived from the silica particles, and the structure derived from the polysiloxane compound, the silica particles. Both structures and products having structures derived from additional components optionally included in the condensation component are included.

(ポリシロキサン化合物)
本発明において使用されるポリシロキサン化合物は、上記一般式(1)で表されるシラン化合物に由来する。より具体的には、該ポリシロキサン化合物は、上記一般式(1)で表されるシラン化合物の重縮合物である。一般式(1)で表されるシラン化合物としては、1種又は2種以上の化合物を使用できる。
(Polysiloxane compound)
The polysiloxane compound used in the present invention is derived from the silane compound represented by the general formula (1). More specifically, the polysiloxane compound is a polycondensate of a silane compound represented by the general formula (1). As the silane compound represented by the general formula (1), one or more compounds can be used.

上記一般式(1)中のRの具体例としては:メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、sec−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、iso−ペンチル、ネオペンチル、シクロペンチル、n−ヘキシル、iso−ヘキシル、シクロヘキシル、n−ヘプチル、iso−ヘプチル、n−オクチル、iso−オクチル、t―オクチル、n−ノニル、iso−ノニル、n−デシル、iso−デシル等の非環式又は環式の脂肪族炭化水素基;ビニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、シクロヘキセニル、シクロヘキセニルエチル、ノルボルネニルエチル、ヘプテニル、オクテニル、ノネニル、デセニル、スチレニル等の非環式及び環式のアルケニル基;ベンジル、フェネチル、2−メチルベンジル、3−メチルベンジル、4−メチルベンジル等のアラルキル基;PhCH=CH−基等のアラアルケニル基;フェニル基、トリル基、キシリル基等のアリール基;等が挙げられる。更に、Rの具体例としては水素原子が挙げられる。この中でも、焼成時のシリコン酸化物への転換の際に重量減少が少なく、収縮率が小さい縮合反応物を与えることができる点で、Rは、好ましくは水素原子、メチル基又はエチル基であり、より好ましくはメチル基である。   Specific examples of R in the general formula (1) include: methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, t-butyl, n-pentyl, iso-pentyl, neopentyl, cyclopentyl, n -Acyclic such as hexyl, iso-hexyl, cyclohexyl, n-heptyl, iso-heptyl, n-octyl, iso-octyl, t-octyl, n-nonyl, iso-nonyl, n-decyl, iso-decyl or the like A cyclic aliphatic hydrocarbon group; acyclic and cyclic alkenyl such as vinyl, propenyl, butenyl, pentenyl, hexenyl, cyclohexenyl, cyclohexenylethyl, norbornenylethyl, heptenyl, octenyl, nonenyl, decenyl, styryl Group: benzyl, phenethyl, 2-methylbenzyl, 3-methylben Le, aralkyl groups such as 4-methylbenzyl; PhCH = CH- Araarukeniru group such group; and the like are; phenyl, tolyl, xylyl, or similar aryl groups. Further, specific examples of R include a hydrogen atom. Among these, R is preferably a hydrogen atom, a methyl group or an ethyl group in that a condensation reaction product having a small weight loss and a small shrinkage rate can be provided upon conversion to silicon oxide during firing. More preferably, it is a methyl group.

上記一般式(1)中のX1の具体例としては、例えば:塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子;メトキシ基、エトキシ基、n−プロピルオキシ基、iso−プロピルオキシ基、n−ブチルオキシ基、t−ブチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等のアルコキシ基;アセトキシ基;等が挙げられる。この中でも、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メトキシ基、エトキシ基、及びアセトキシ基が、縮合反応の反応性が高いという観点から好ましい。 Specific examples of X 1 in the general formula (1) include, for example: halogen atoms such as chlorine, bromine and iodine; methoxy group, ethoxy group, n-propyloxy group, iso-propyloxy group, n-butyloxy group , T-butyloxy group, n-hexyloxy group, cyclohexyloxy group and other alkoxy groups; acetoxy group; and the like. Among these, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, a methoxy group, an ethoxy group, and an acetoxy group are preferable from the viewpoint of high reactivity of the condensation reaction.

さらに、ポリシロキサン化合物は、基板との接着性が高い縮合反応物を与えるという観点で、下記一般式(2):
SiX2 4 (2)
{式中、X2はハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基又はアセトキシ基であり、複数のX2は同一でも異なっても良い。}
で表される4官能シラン化合物を含むシラン化合物に由来することが好ましい。より好ましくは、ポリシロキサン化合物は、上記一般式(2)で表される4官能シラン化合物に由来する。
Furthermore, the polysiloxane compound is a compound represented by the following general formula (2) from the viewpoint of giving a condensation reaction product having high adhesion to the substrate.
SiX 2 4 (2)
{Wherein X 2 represents a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms or an acetoxy group, and a plurality of X 2 may be the same or different. }
It is preferably derived from a silane compound containing a tetrafunctional silane compound represented by: More preferably, the polysiloxane compound is derived from a tetrafunctional silane compound represented by the general formula (2).

上記一般式(2)中のX2の具体例としては、例えば:塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン原子;メトキシ基、エトキシ基、n−プロピルオキシ基、iso−プロピルオキシ基、n−ブチルオキシ基、t−ブチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等のアルコキシ基;アセトキシ基等が挙げられる。この中でも、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、メトキシ基、エトキシ基、及びアセトキシ基が、縮合反応の反応性が高いという観点から好ましい。 Specific examples of X 2 in the general formula (2) include: halogen atoms such as chlorine, bromine and iodine; methoxy group, ethoxy group, n-propyloxy group, iso-propyloxy group, n-butyloxy group , T-butyloxy group, n-hexyloxy group, alkoxy group such as cyclohexyloxy group; acetoxy group and the like. Among these, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, a methoxy group, an ethoxy group, and an acetoxy group are preferable from the viewpoint of high reactivity of the condensation reaction.

(ポリシロキサン化合物の製造)
ポリシロキサン化合物は、上記したシラン化合物を例えば水の存在下で重縮合させる方法により製造できる。このとき、酸性雰囲気下、上記一般式(1)で表されるシラン化合物に含有されるX1の数に対して、好ましくは0.1当量以上10当量以下、より好ましくは0.4当量以上8当量以下の範囲で水を存在させて重縮合を行う。水の存在量が上記の範囲内である場合、縮合反応物溶液のポットライフを長くし、成膜後のクラック耐性を向上させることができるため好ましい。
(Manufacture of polysiloxane compounds)
The polysiloxane compound can be produced by a method of polycondensing the above-described silane compound in the presence of water, for example. At this time, it is preferably 0.1 equivalents or more and 10 equivalents or less, more preferably 0.4 equivalents or more, based on the number of X 1 contained in the silane compound represented by the general formula (1) in an acidic atmosphere. Polycondensation is carried out in the presence of water in the range of 8 equivalents or less. When the amount of water is within the above range, it is preferable because the pot life of the condensation reaction product solution can be lengthened and the crack resistance after film formation can be improved.

ポリシロキサン化合物を製造するために用いるシラン化合物が、上記一般式(1)中のX1としてハロゲン原子又はアセトキシ基を含有する化合物である場合は、縮合反応のために水を加えることによって、反応系が酸性を示すため、シラン化合物の他に酸触媒を用いても用いなくても、いずれでも構わない。一方、上記一般式(1)中のX1がアルコキシ基である場合は、酸触媒を加えることが好ましい。 When the silane compound used for producing the polysiloxane compound is a compound containing a halogen atom or an acetoxy group as X 1 in the general formula (1), the reaction is performed by adding water for the condensation reaction. Since the system is acidic, it does not matter whether or not an acid catalyst is used in addition to the silane compound. On the other hand, when X 1 in the general formula (1) is an alkoxy group, it is preferable to add an acid catalyst.

酸触媒としては、無機酸及び有機酸が挙げられる。上記無機酸としては、例えば塩酸、硝酸、硫酸、フッ酸、リン酸、ホウ酸等が挙げられる。上記有機酸としては、例えば酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、ペンタン酸、ヘキサン酸、ヘプタン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、シュウ酸、マレイン酸、メチルマロン酸、安息香酸、p−アミノ安息香酸、p−トルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、トリフルオロ酢酸、ギ酸、マロン酸、スルホン酸、フタル酸、フマル酸、クエン酸、酒石酸、シトラコン酸、リンゴ酸、グルタル酸等が挙げられる。   Examples of the acid catalyst include inorganic acids and organic acids. Examples of the inorganic acid include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid, phosphoric acid, and boric acid. Examples of the organic acid include acetic acid, propionic acid, butanoic acid, pentanoic acid, hexanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, oxalic acid, maleic acid, methylmalonic acid, benzoic acid, and p-aminobenzoic acid. Examples include acid, p-toluenesulfonic acid, benzenesulfonic acid, trifluoroacetic acid, formic acid, malonic acid, sulfonic acid, phthalic acid, fumaric acid, citric acid, tartaric acid, citraconic acid, malic acid, glutaric acid and the like.

上記の無機酸及び有機酸は、それぞれ1種又は2種以上を混合して用いることができる。また使用される酸触媒の量は、ポリシロキサン化合物を製造する際の反応系のpHを0.01〜7.0、好ましくは5.0〜7.0の範囲に調整する量であることが好ましい。この場合、ポリシロキサン化合物の重量平均分子量を良好に制御できる。   Said inorganic acid and organic acid can each be used 1 type or in mixture of 2 or more types. The amount of the acid catalyst used is an amount that adjusts the pH of the reaction system when producing the polysiloxane compound to a range of 0.01 to 7.0, preferably 5.0 to 7.0. preferable. In this case, the weight average molecular weight of the polysiloxane compound can be controlled well.

ポリシロキサン化合物は、有機溶媒中又は水と有機溶媒との混合溶媒中で製造することができる。上記有機溶媒としては、例えばアルコール類、エステル類、ケトン類、エーテル類、脂肪族炭化水素化合物類、芳香族炭化水素化合物類、アミド化合物類等が挙げられる。   The polysiloxane compound can be produced in an organic solvent or a mixed solvent of water and an organic solvent. Examples of the organic solvent include alcohols, esters, ketones, ethers, aliphatic hydrocarbon compounds, aromatic hydrocarbon compounds, amide compounds, and the like.

上記アルコール類としては、例えば:メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール、ブチルアルコール等の一価アルコール;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール等の多価アルコール;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル等の多価アルコールのモノエーテル類;等が挙げられる。   Examples of the alcohols include: monohydric alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol, and butyl alcohol; polyhydric alcohols such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, glycerin, trimethylolpropane, and hexanetriol; ethylene glycol monomethyl Ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monopropyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene Glycol monopropyl ether, mono ethers of polyhydric alcohols such as propylene glycol monobutyl ether; and the like.

上記エステル類としては例えば酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等が挙げられる。 上記ケトン類としては例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソアミルケトン等が挙げられる。   Examples of the esters include methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate and the like. Examples of the ketones include acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isoamyl ketone.

上記エーテル類としては、上記の多価アルコールのモノエーテル類の他に、例えば:エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジプロピルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル等の多価アルコールの水酸基の全てをアルキルエーテル化した多価アルコールエーテル類;テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、アニソール等が挙げられる。   As the ethers, in addition to the monoethers of the above polyhydric alcohols, for example: ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dipropyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, Polyhydric alcohol ethers obtained by alkyl etherifying all hydroxyl groups of polyhydric alcohols such as propylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, and diethylene glycol diethyl ether; tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, anisole and the like.

上記脂肪族炭化水素化合物類としては例えばヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン等が挙げられる。   Examples of the aliphatic hydrocarbon compounds include hexane, heptane, octane, nonane and decane.

上記芳香族炭化水素化合物類としては例えばベンゼン、トルエン、キシレン等が挙げられる。   Examples of the aromatic hydrocarbon compounds include benzene, toluene, xylene and the like.

上記アミド化合物類としては例えばジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等が挙げられる。   Examples of the amide compounds include dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone and the like.

以上の溶媒の中でも、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、並びにジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、及びN−メチルピロリドンが、水と混合しやすく、シリカ粒子を分散させやすい点で好ましい。   Among these solvents, methanol, ethanol, isopropanol, butanol, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, ethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, and dimethylformamide, dimethylacetamide, and N-methylpyrrolidone is preferable because it can be easily mixed with water and can easily disperse silica particles.

好ましい態様において、ポリシロキサン化合物は、アルコール水溶液中、pH5以上7未満の弱酸性条件での加水分解縮合により製造できる。   In a preferred embodiment, the polysiloxane compound can be produced by hydrolytic condensation in an aqueous alcohol solution under weakly acidic conditions of pH 5 or more and less than 7.

これらの溶媒は、単独で使用してもよいし、複数種の溶媒を組み合わせて使用しても構
わない。また上記溶媒を用いずにバルク中で反応を行ってもよい。
These solvents may be used alone or in combination of a plurality of solvents. Moreover, you may react in a bulk, without using the said solvent.

ポリシロキサン化合物を製造する際の反応温度は特に制限は無いが、好ましくは−50℃以上200℃以下、より好ましくは0℃以上150℃以下の範囲で行う。上記の温度範囲で反応を行うことにより、ポリシロキサン化合物の分子量を容易に制御することができる。   The reaction temperature for producing the polysiloxane compound is not particularly limited, but it is preferably -50 ° C or higher and 200 ° C or lower, more preferably 0 ° C or higher and 150 ° C or lower. By performing the reaction in the above temperature range, the molecular weight of the polysiloxane compound can be easily controlled.

縮合成分の全量100質量%中のポリシロキサン化合物の含有率は、ポリシロキサン化合物の縮合換算量で40質量%以上99質量%以下であることが好ましい。但し、本開示において、縮合成分の全量は、ポリシロキサン化合物の量及びシラン化合物(存在する場合)の量をそれぞれ縮合換算量に置き換えた値を用いて求める。ポリシロキサン化合物の縮合換算量及びシラン化合物の縮合換算量とは、それぞれ、ポリシロキサン化合物中及びシラン化合物中に存在する縮合反応性基(具体的には一般式(1)中のX1)を、1/2個の酸素原子に置き換えて得られる量を意味する。ポリシロキサン化合物の該縮合換算量としての含有率が40質量%以上であることは、成膜性が良好である点で好ましい。該含有率はより好ましくは50質量%以上、更に好ましくは55質量%以上である。一方、該含有率が99質量%以下であることは、低収縮率及び良好なクラック耐性を与えるトレンチ埋め込み膜が得られる点で好ましい。該含有率はより好ましくは90質量%以下、更に好ましくは85質量%以下である。 The content of the polysiloxane compound in the total amount of the condensation component of 100% by mass is preferably 40% by mass or more and 99% by mass or less in terms of the condensation conversion amount of the polysiloxane compound. However, in the present disclosure, the total amount of the condensation component is determined using values obtained by replacing the amount of the polysiloxane compound and the amount of the silane compound (if present) with the respective equivalent amounts of condensation. The condensation conversion amount of the polysiloxane compound and the condensation conversion amount of the silane compound are the condensation reactive groups (specifically, X 1 in the general formula (1)) present in the polysiloxane compound and the silane compound, respectively. , Means the amount obtained by substituting with 1/2 oxygen atom. The content of the polysiloxane compound as the condensation conversion amount is preferably 40% by mass or more from the viewpoint of good film formability. The content is more preferably 50% by mass or more, and still more preferably 55% by mass or more. On the other hand, it is preferable that the content is 99% by mass or less from the viewpoint of obtaining a trench filling film which gives a low shrinkage rate and good crack resistance. The content is more preferably 90% by mass or less, and still more preferably 85% by mass or less.

(シリカ粒子)
本発明において使用されるシリカ粒子としては、例えばヒュームドシリカ、コロイダルシリカ等が挙げられる。
(Silica particles)
Examples of the silica particles used in the present invention include fumed silica and colloidal silica.

上記ヒュームドシリカは、ケイ素原子を含む化合物を気相中で酸素及び水素と反応させることによって得ることができる。原料となるケイ素化合物としては、例えばハロゲン化ケイ素(例えば塩化ケイ素等)等が挙げられる。   The fumed silica can be obtained by reacting a compound containing a silicon atom with oxygen and hydrogen in a gas phase. Examples of the silicon compound used as a raw material include silicon halide (for example, silicon chloride).

上記コロイダルシリカは、原料化合物を加水分解・縮合するゾルゲル法により合成することができる。コロイダルシリカの原料化合物としては、例えば、アルコキシケイ素(例えばテトラエトキシシラン等)、ハロゲン化シラン化合物(例えばジフェニルジクロロシラン等)等が挙げられる。中でも、金属、ハロゲン等の不純物は少ないことが好ましいため、アルコキシケイ素から得られたコロイダルシリカがより好ましい。   The colloidal silica can be synthesized by a sol-gel method in which a raw material compound is hydrolyzed and condensed. Examples of the raw material compound for colloidal silica include alkoxy silicon (for example, tetraethoxysilane) and halogenated silane compounds (for example, diphenyldichlorosilane). Especially, since it is preferable that there are few impurities, such as a metal and a halogen, the colloidal silica obtained from the alkoxy silicon is more preferable.

シリカ粒子の平均一次粒子径は、1nm以上120nm以下であることが好ましく、より好ましくは40nm以下、更に好ましくは20nm以下、最も好ましくは15nm以下である。上記平均一次粒子径が1nm以上である場合、クラック耐性が良好であり好ましく、120nm以下である場合、トレンチ埋め込み性が良好であり好ましい。   The average primary particle diameter of the silica particles is preferably 1 nm or more and 120 nm or less, more preferably 40 nm or less, still more preferably 20 nm or less, and most preferably 15 nm or less. When the average primary particle diameter is 1 nm or more, crack resistance is good, and when it is 120 nm or less, trench embedding is good and preferable.

シリカ粒子の平均二次粒子径は、2nm以上250nm以下であることが好ましく、より好ましくは80nm以下、更に好ましくは40nm以下、最も好ましくは30nm以下である。上記平均二次粒子径が2nm以上である場合、クラック耐性が良好であり好ましく、250nm以下である場合、トレンチ埋め込み性が良好であり好ましい。   The average secondary particle diameter of the silica particles is preferably 2 nm or more and 250 nm or less, more preferably 80 nm or less, still more preferably 40 nm or less, and most preferably 30 nm or less. When the average secondary particle diameter is 2 nm or more, the crack resistance is good, and when the average secondary particle diameter is 250 nm or less, the trench embedding property is good.

また、シリカ粒子の平均二次粒子径は、上記の範囲内で、かつ基板に形成されたトレンチのうち、最小の開口幅の0.1〜3倍であることが、トレンチへの埋め込み性が良好である点で好ましく、上記最小の開口幅の0.1〜2倍であることが更に好ましい。   In addition, the average secondary particle diameter of the silica particles is within the above range and 0.1 to 3 times the minimum opening width among the trenches formed in the substrate, the embedding property in the trenches is It is preferable in terms of goodness, and more preferably 0.1 to 2 times the minimum opening width.

上記平均一次粒子径は、BETの比表面積から計算で求められる値であり、上記平均二次粒子径は、動的光散乱光度計で測定される値である。   The average primary particle diameter is a value obtained by calculation from the specific surface area of BET, and the average secondary particle diameter is a value measured with a dynamic light scattering photometer.

シリカ粒子の形状は、球状、棒状、板状若しくは繊維状又はこれらの2種類以上が合体した形状であることができるが、好ましくは球状である。なお、ここでいう球状とは、真球状の他、回転楕円体、卵形等も含む略球状を意味する。   The shape of the silica particles can be spherical, rod-shaped, plate-shaped, fibrous, or a shape in which two or more of these are combined, but is preferably spherical. In addition, the spherical shape here means a substantially spherical shape including a spheroid, an oval and the like in addition to a true spherical shape.

シリカ粒子の比表面積は、塗布膜のHF耐性のような耐薬品性が良好である点で、BET比表面積が25m2/g以上であることが好ましく、より好ましくは70m2/g以上、更に好ましくは140m2/g以上、最も好ましくは180m2/g以上である。上記BET比表面積は、N2分子の圧力とガス吸着量とから計算される方法で測定される値である。 The specific surface area of the silica particles is preferably a BET specific surface area of 25 m 2 / g or more, more preferably 70 m 2 / g or more, in view of good chemical resistance such as HF resistance of the coating film. Preferably it is 140 m < 2 > / g or more, Most preferably, it is 180 m < 2 > / g or more. The BET specific surface area is a value measured by a method calculated from the pressure of N2 molecules and the gas adsorption amount.

シリカ粒子としては、上記の要件に適合する限りで、制限は無く、市販品を使用することもできる。市販品としては、コロイダルシリカとして、例えばLEVASILシリーズ(H.C.Starck(株)製)、メタノールシリカゾル、IPA−ST、MEK−ST、NBA−ST、XBA−ST、DMAC−ST、ST−UP、ST−OUP、ST−20、ST−40、ST−C、ST−N、ST−O、ST−50、ST−OL(以上、日産化学工業(株)製)、クオートロンP Lシリーズ(扶桑化学(株)製)、OSCALシリーズ(触媒化成工業(株)製)等;粉体状のシリカ粒子として、例えばアエロジル130、同300、同380、同TT600、同OX50(以上、日本アエロジル(株)製)、シルデックスH31、同H32、同H51、同H52、同H121、同H122(以上、旭硝子(株)製)、E220A、E220(以上、日本シリカ工業(株)製)、SYLYSIA470(富士シリシア(株)製)、SGフレーク(日本板硝子(株)製)等がそれぞれ挙げられる。シリカ粒子は、分散媒に分散させた形で用いることもできる。その場合のシリカ粒子含有量は、正味のシリカ粒子の質量、すなわち分散液の質量にシリカ粒子の濃度を乗じた値を用いて算出する。   The silica particles are not limited as long as they meet the above requirements, and commercially available products can also be used. Commercially available products include colloidal silica such as LEVASIL series (manufactured by HC Starck Co., Ltd.), methanol silica sol, IPA-ST, MEK-ST, NBA-ST, XBA-ST, DMAC-ST, ST-UP. , ST-OUP, ST-20, ST-40, ST-C, ST-N, ST-O, ST-50, ST-OL (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.), Quatlon PL series (Fuso Chemical Co., Ltd.), OSCAL series (Catalyst Kasei Kogyo Co., Ltd.), etc .; As powdered silica particles, for example, Aerosil 130, 300, 380, TT600, OX50 (above, Nippon Aerosil Co., Ltd.) ), Sildex H31, H32, H51, H52, H121, H122 (above, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), E220A, E2 0 (manufactured by Nippon Silica Industrial (Ltd.)), SYLYSIA470 (manufactured by Fuji Silysia Chemical (Co., Ltd.)), SG Flake (manufactured by Nippon Sheet Glass Co., Ltd.), and the like, respectively. Silica particles can also be used in a form dispersed in a dispersion medium. The silica particle content in that case is calculated using a value obtained by multiplying the mass of the net silica particles, that is, the mass of the dispersion, by the concentration of the silica particles.

縮合成分の全量100質量%中のシリカ粒子の含有率は、1質量%以上60質量%以下である。該含有率が1質量%以上であることは、低収縮率及び良好なクラック耐性が得られる点で好ましい。該含有率はより好ましくは10質量%以上、更に好ましくは15質量%以上である。一方、該含有率が60質量%以下であることは、成膜性が良好である点で好ましい。該含有率はより好ましくは50質量%以下、更に好ましくは45質量%以下である。   The content of the silica particles in the total amount of the condensation component of 100% by mass is 1% by mass to 60% by mass. The content of 1% by mass or more is preferable in that a low shrinkage rate and good crack resistance can be obtained. The content is more preferably 10% by mass or more, and still more preferably 15% by mass or more. On the other hand, the content is preferably 60% by mass or less from the viewpoint of good film formability. The content is more preferably 50% by mass or less, and still more preferably 45% by mass or less.

(シラン化合物)
本発明において用いる縮合反応物の製造の際に用いる縮合成分は、上記のポリシロキサン化合物及びシリカ粒子からなることもできるし、追加の成分を含むこともできる。追加の成分としては、例えば上記一般式(1)で表されるシラン化合物を使用できる。このようなシラン化合物を追加の成分として用いる場合、縮合反応物溶液のポットライフが特に良好であり好ましい。一般式(1)で表されるシラン化合物を追加の成分として用いる場合、例えば以下の2段階の縮合反応を採用できる。すなわち、シリカ粒子を溶媒中に分散させた分散体にポリシロキサン化合物溶液を加えて縮合反応させる方法等によって、ポリシロキサン化合物とシリカ粒子とをまず縮合反応させる(第1段階)。次いで、得られた反応液に、上記一般式(1)で表されるシラン化合物を更に反応させる(第2段階)。縮合成分として使用される上記一般式(1)で表されるシラン化合物は1種類でもよいし複数種でもよい。複数種のシラン化合物を使用する場合には、例えば上記の第2段階において、1種類ずつ順次反応系中に加えてもよいし、複数種のシラン化合物を混合させてから反応系中に加えてもよい。
(Silane compound)
The condensation component used in the production of the condensation reaction product used in the present invention can be composed of the above polysiloxane compound and silica particles, or can contain additional components. As an additional component, the silane compound represented, for example by the said General formula (1) can be used. When such a silane compound is used as an additional component, the pot life of the condensation reaction product solution is particularly good and preferable. When the silane compound represented by the general formula (1) is used as an additional component, for example, the following two-stage condensation reaction can be employed. That is, a polysiloxane compound and silica particles are first subjected to a condensation reaction by a method of adding a polysiloxane compound solution to a dispersion in which silica particles are dispersed in a solvent to cause a condensation reaction (first step). Next, the silane compound represented by the general formula (1) is further reacted with the obtained reaction solution (second stage). The silane compound represented by the general formula (1) used as the condensation component may be one kind or plural kinds. When using a plurality of types of silane compounds, for example, in the second stage, they may be added to the reaction system one by one sequentially, or after mixing a plurality of types of silane compounds into the reaction system. Also good.

縮合成分としての上記一般式(1)で表されるシラン化合物を用いる場合、縮合成分の全量100質量%中の該シラン化合物の含有率は、該シラン化合物の縮合換算量で0質量%超過40質量%以下であるように設定することが好ましい。上記シラン化合物の縮合換算量とは、前述のように、一般式(1)中のX1を1/2個の酸素原子に置き換えて得られる量を意味する。該含有率が0質量%超過であることは、縮合反応物溶液のポットライフが長い点で好ましい。該含有率は、より好ましくは0.01質量%以上、更に好ましくは0.03質量%以上である。一方、該含有率が40質量%以下であることは、クラック耐性が良好である点で好ましい。該含有率は、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは20質量%以下である。 When the silane compound represented by the general formula (1) is used as the condensation component, the content of the silane compound in the total amount of the condensation component of 100% by mass exceeds 0% by mass in terms of the condensation conversion amount of the silane compound. It is preferable to set so that it is below mass%. The condensation conversion amount of the silane compound means an amount obtained by substituting X 1 in the general formula (1) with ½ oxygen atoms as described above. It is preferable that the content exceeds 0% by mass because the pot life of the condensation reaction product solution is long. The content is more preferably 0.01% by mass or more, and still more preferably 0.03% by mass or more. On the other hand, it is preferable that the content is 40% by mass or less in terms of good crack resistance. The content is more preferably 30% by mass or less, and still more preferably 20% by mass or less.

縮合反応物の重量平均分子量は、1,000以上20,000以下であることが好ましく、更に好ましくは1,000以上10,000以下である。該縮合反応物の重量平均分子量が1,000以上である場合、成膜性及びクラック耐性が良好であり、重量平均分子量が20,000以下である場合、縮合反応物溶液のポットライフが長く好ましい。なお上記重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いて測定され、標準ポリメチルメタクリレート換算で算出される値である。分子量の測定は、例えば東ソー製のゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)、HLC−8220、TSKgelGMHHR−Mカラムを使用し、アセトン溶媒中、縮合反応物を1質量%溶液にして測定でき、示差屈折率計(RI)により標準ポリメチルメタクリレート換算の重量平均分子量(Mw)を求めることができる。   The weight average molecular weight of the condensation reaction product is preferably 1,000 or more and 20,000 or less, and more preferably 1,000 or more and 10,000 or less. When the condensation reaction product has a weight average molecular weight of 1,000 or more, the film formability and crack resistance are good, and when the weight average molecular weight is 20,000 or less, the pot life of the condensation reaction product solution is preferably long. . The weight average molecular weight is a value calculated using gel permeation chromatography and calculated in terms of standard polymethyl methacrylate. The molecular weight can be measured, for example, using a gel permeation chromatography (GPC), HLC-8220, TSKgelGMHRHR-M column manufactured by Tosoh Corporation, and the condensation reaction product can be measured as a 1% by mass solution in acetone solvent. The weight average molecular weight (Mw) in terms of standard polymethyl methacrylate can be determined by the total (RI).

縮合反応物が形成されていることは、例えば、核磁気共鳴装置(NMR)用いて確認できる。例えば、核磁気共鳴装置:ECA700、プローブSI10を使用し、縮合反応物濃度25質量%の重アセトン溶液100質量部にクロミニウムアセチルアセトネート0.9質量部を添加したサンプルを測定することによって確認できる。   The formation of the condensation reaction product can be confirmed using, for example, a nuclear magnetic resonance apparatus (NMR). For example, using a nuclear magnetic resonance apparatus: ECA700 and probe SI10, confirmation is made by measuring a sample obtained by adding 0.9 parts by mass of chrominium acetylacetonate to 100 parts by mass of a heavy acetone solution having a condensation reaction product concentration of 25% by mass. it can.

(溶媒)
本発明の縮合反応物溶液は有機溶媒を含有する。本発明では、課題を解決するために沸点の異なる2種類以上の溶媒を混合する。塗布法によりトレンチの微細溝を埋設したのちに焼成によりシリカ膜を形成する方法において、埋め込み部におけるボイドの発生は材料の熱収縮が原因である。ボイドの発生の原因が熱収縮である理由としては、加熱時に塗布膜中の分子の流動性が減少していることが挙げられる。本発明では、沸点の異なる有機溶媒を2種類以上混合して、塗布膜から段階的に溶媒を揮発させることにより、塗布膜中の分子の流動性が確保され、熱収縮が発生してもボイドが形成されず、トレンチ埋め込み性が良好となることを見出した。
(solvent)
The condensation reaction product solution of the present invention contains an organic solvent. In the present invention, two or more kinds of solvents having different boiling points are mixed in order to solve the problem. In the method of forming a silica film by firing after embedding fine trenches by a coating method, the generation of voids in the buried portion is caused by thermal contraction of the material. The reason why the voids are caused by heat shrinkage is that the fluidity of molecules in the coating film is reduced during heating. In the present invention, two or more kinds of organic solvents having different boiling points are mixed and the solvent is volatilized stepwise from the coating film, thereby ensuring the fluidity of molecules in the coating film and preventing voids from occurring even when heat shrinkage occurs. It was found that no trench was formed and the trench filling property was good.

さらに、塗布法における塗布時の溶媒の揮発量と、予備硬化時の溶媒の揮発量とを制御すれば特に顕著な効果が得られることを見出した。塗布法においては、塗布液を基板に塗布し、溶媒をある程度揮発させることによって塗布膜を形成している。さらに、溶媒を揮発させるために加熱による予備硬化を行う。予備硬化後の塗布膜(本開示で、予備硬化膜ともいう)は固まっている状態であり、予備硬化膜中の分子の流動性は大きく低下している。そのため、トレンチの埋め込み性に対して塗布時の溶媒の揮発と予備硬化時の溶媒の揮発とが大きく影響する。   Furthermore, it has been found that a particularly remarkable effect can be obtained by controlling the volatilization amount of the solvent during coating and the volatilization amount of the solvent during preliminary curing in the coating method. In the coating method, a coating film is formed by coating a coating solution on a substrate and volatilizing a solvent to some extent. Further, preliminary curing by heating is performed to volatilize the solvent. The pre-cured coating film (also referred to as a pre-cured film in the present disclosure) is in a solid state, and the fluidity of molecules in the pre-cured film is greatly reduced. Therefore, the volatilization of the solvent at the time of application and the volatilization of the solvent at the time of preliminary curing have a great influence on the trench filling property.

この観点から、本実施の形態において、有機溶媒の構成は、沸点が130℃未満である有機溶媒(A)が全溶媒量100質量%に対して50質量%以上99質量%以下、かつ、沸点が130℃以上である有機溶媒(B)が全溶媒量100質量%に対して1質量%以上50質量%以下である混合溶媒である。有機溶媒は、好ましくは、沸点が130℃未満である有機溶媒(A)が全溶媒量に対して60質量%以上90質量%以下かつ沸点が130℃以上である有機溶媒(B)が全溶媒量に対して10質量%以上40質量%以下である混合溶媒である。該混合溶媒中の有機溶媒(A)が全溶媒量に対して50質量%以上であることにより塗布膜の成膜性が良くなり、99質量%以下であることによりトレンチ埋め込み性が良好となる。同じく、沸点が130℃以上である有機溶媒(B)が全溶媒量に対して1質量%以上であることによりトレンチ埋め込み性が良好となり、50質量%以下であることにより塗布膜の成膜性が良くなる。   From this point of view, in the present embodiment, the organic solvent has a structure in which the organic solvent (A) having a boiling point of less than 130 ° C. has a boiling point of 50% by mass to 99% by mass with respect to 100% by mass of the total solvent. Is a mixed solvent in which the organic solvent (B) having a temperature of 130 ° C. or higher is 1% by mass or more and 50% by mass or less with respect to 100% by mass of the total solvent amount. The organic solvent is preferably an organic solvent (B) having a boiling point of less than 130 ° C. and an organic solvent (B) having a boiling point of 130 ° C. or more and a boiling point of 130 ° C. or more with respect to the total amount of the solvent. It is a mixed solvent which is 10 mass% or more and 40 mass% or less with respect to the quantity. When the organic solvent (A) in the mixed solvent is 50% by mass or more with respect to the total amount of the solvent, the film formability of the coating film is improved, and when it is 99% by mass or less, the trench embedding property is improved. . Similarly, when the organic solvent (B) having a boiling point of 130 ° C. or higher is 1% by mass or more with respect to the total amount of the solvent, the trench embedding property is improved, and when the organic solvent (B) is 50% by mass or less, the coating film is formed. Will be better.

有機溶媒(A)及び有機溶媒(B)はそれぞれ、1種の溶媒でも2種以上の溶媒の混合物でもよい。沸点は、日本薬局方法で測定される値である。   Each of the organic solvent (A) and the organic solvent (B) may be a single solvent or a mixture of two or more solvents. The boiling point is a value measured by a Japanese pharmacy method.

有機溶媒(A)及び有機溶媒(B)は、ポリシロキサン化合物とシリカ粒子との縮合反応物が溶解すれば特に制限しないが、それぞれ、アルコール、多価アルコール誘導体、ケトン、エステル、エーテル、及び炭化水素から選択されることが、縮合反応物のポットライフが良好であるという観点から好ましい。   The organic solvent (A) and the organic solvent (B) are not particularly limited as long as the condensation reaction product of the polysiloxane compound and the silica particles dissolves, but alcohol, polyhydric alcohol derivative, ketone, ester, ether, and carbonization are respectively used. Selection from hydrogen is preferable from the viewpoint that the pot life of the condensation reaction product is good.

有機溶媒(A)の好ましい具体例としては、アルコールとして、ブタノール、メトキシエタノール等;多価アルコール誘導体として、プロピレングリコールモノメトキシエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等;ケトンとして、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン等;エステルとして、酢酸ブチル、プロピルプロピオネート等;エーテルとして、ブチルエチルエーテル、ブチルプロピルエーテル、並びに、多価アルコール誘導体として上述した、プロピレングリコールモノメトキシエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル及びプロピレングリコールモノメチルエーテル等;炭化水素として、トルエン等;が挙げられる。   Preferable specific examples of the organic solvent (A) include alcohols such as butanol and methoxyethanol; polyhydric alcohol derivatives such as propylene glycol monomethoxy ether, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, and propylene glycol dimethyl ether. , Propylene glycol monomethyl ether, etc .; as ketones, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclopentanone, etc .; as esters, butyl acetate, propyl propionate, etc .; as ethers, butyl ethyl ether, butyl propyl ether, and polyhydric alcohol derivatives As mentioned above, propylene glycol monomethoxy ether, ethylene glycol dimethyl ether Ethylene glycol diethyl ether, propylene glycol dimethyl ether and propylene glycol monomethyl ether and the like; hydrocarbon, toluene and the like; and the like.

有機溶媒(A)の沸点は、塗布膜の成膜性の観点から、好ましくは70℃以上、より好ましくは80℃以上であり、トレンチ埋め込み性の観点から、好ましくは130℃以下、より好ましくは125℃以下である。   The boiling point of the organic solvent (A) is preferably 70 ° C. or higher, more preferably 80 ° C. or higher, from the viewpoint of the film formability of the coating film, and preferably 130 ° C. or lower, more preferably, from the viewpoint of trench embedding property. 125 ° C. or lower.

有機溶媒(B)の好ましい具体例としては、アルコールとして、ペンタノール、ヘキサノール、オクタノール、エトキシエタノール、エチレングリコール等;多価アルコール誘導体として、プロピレングリコールモノエトキシエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールイソプロピルエーテル、メトキシメトシキエタノール、エチレングリコールジアセテート等;ケトンとして、イソアミルケトン、エチルヘキシルケトン、シクロヘキサノン、ガンマブチロラクトン等;エステルとして、酢酸ペンチル、酢酸ヘキシル、ブチルプロピオネート、ペンチルプロピオネート、ヘキシルプロピオネート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸エチル等;エーテルとして、ジブチルエーテル、アニソール、並びに、多価アルコール誘導体として上述した、プロピレングリコールモノエトキシエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル等;炭化水素として、キシレン等;が挙げられる。   Preferable specific examples of the organic solvent (B) include alcohols such as pentanol, hexanol, octanol, ethoxyethanol, and ethylene glycol; polyhydric alcohol derivatives such as propylene glycol monoethoxy ether, propylene glycol diethyl ether, and ethylene glycol isopropyl ether. , Methoxymethoxyethanol, ethylene glycol diacetate, etc .; as ketones, isoamyl ketone, ethylhexyl ketone, cyclohexanone, gamma butyrolactone, etc .; as esters, pentyl acetate, hexyl acetate, butyl propionate, pentyl propionate, hexyl propionate , Propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl lactate, etc .; as ether, dibutyl ether, aniso Le, as well as the above-described polyhydric alcohol derivatives, propylene glycol monomethyl ethoxy ether, propylene glycol diethyl ether, and the like; hydrocarbon, xylene; and the like.

有機溶媒(B)の沸点は、トレンチ埋め込み性の観点から、好ましくは130℃以上、より好ましくは140℃以上であり、塗布膜の成膜性の観点から、好ましくは220℃以下、より好ましくは210℃以下である。   The boiling point of the organic solvent (B) is preferably 130 ° C. or more, more preferably 140 ° C. or more from the viewpoint of trench embedding properties, and preferably 220 ° C. or less, more preferably from the viewpoint of film formability of the coating film. It is 210 degrees C or less.

本実施の形態において、有機溶媒(A)及び(B)は、トレンチ埋め込み用縮合反応物溶液の塗布時に所定の有機溶媒混合比率になっていれば良い。例えば、ポリシロキサン化合物とシリカ粒子との縮合反応物の合成後に、縮合反応物に有機溶媒を添加して混合比率を調整することができる。   In the present embodiment, the organic solvents (A) and (B) may be in a predetermined organic solvent mixing ratio when the trench filling condensation reaction solution is applied. For example, after synthesizing a condensation reaction product of a polysiloxane compound and silica particles, an organic solvent can be added to the condensation reaction product to adjust the mixing ratio.

本発明の別の態様は、上述した本発明に係る縮合反応物溶液を、トレンチを有する基板に塗布する工程と、該縮合反応物溶液が塗布された基板を焼成する工程とを含む、トレンチ埋め込み膜の製造方法を提供する。   Another aspect of the present invention is a trench embedding process including the step of applying the above-described condensation reaction product solution according to the present invention to a substrate having a trench, and the step of firing the substrate coated with the condensation reaction product solution. A method for manufacturing a membrane is provided.

好ましい態様において、上記塗布はスピンコーティング法によって行う。前述したトレンチ埋め込み用縮合反応物溶液は、通常の方法で、トレンチを有する基板上に塗布することができる。塗布方法としては、例えば、スピンコーティング、スプレーコーティング、ロールコーティングのような公知な任意の塗布方法を用いることができる。なかでも、半導体装置用の場合は塗布膜の膜厚均一性が良好となる点からスピンコーティング法が好ましい。塗布の条件は本発明が適用されるトレンチ埋め込み膜が所望とする膜厚に従って適宜選択すればよい。スピンコーティング法で塗布する場合、一段階の回転数で塗布しても、複数段階の回転数を組み合わせて塗布しても構わないが、少なくとも一段階目の回転数は50rpm以上3000rpm以下であることが好ましい。これは、50rpm以上であればシリコン基板全面に塗布液を均一に広げることができ、3000rpm以下であれば上記有機溶媒(A)が程よく蒸発するためトレンチ埋め込み性改善の効果が強く現れるためである。また、トレンチ埋め込み用縮合反応物溶液の塗布回数は1回でも複数回でも構わないが、成膜性が良くなること、及び製造コストの観点から、1回で塗布する方がより好ましい。   In a preferred embodiment, the application is performed by a spin coating method. The above-described condensation reaction solution for filling the trench can be applied to the substrate having the trench by a usual method. As a coating method, for example, any known coating method such as spin coating, spray coating, or roll coating can be used. In particular, in the case of a semiconductor device, the spin coating method is preferable because the film thickness uniformity of the coating film is good. The application conditions may be appropriately selected according to the desired film thickness of the trench filling film to which the present invention is applied. When applying by a spin coating method, it may be applied at a single rotation speed or a combination of multiple rotation speeds, but at least the rotation speed at the first stage is 50 rpm or more and 3000 rpm or less. Is preferred. This is because the coating liquid can be spread uniformly over the entire surface of the silicon substrate at 50 rpm or higher, and the organic solvent (A) is evaporated moderately at 3000 rpm or lower, so that the effect of improving trench embedding properties appears strongly. . Further, the number of times of applying the trench filling condensate reaction solution may be one or more times, but it is more preferable to apply the solution once because the film-forming property is improved and the manufacturing cost is improved.

次いで、縮合反応物溶液が塗布された基板を焼成する。しかし、塗布液を基板上に塗布したのち、焼成前に、予備硬化工程を実施することが、塗布膜の搬送上の観点で好ましい。この予備硬化はホットプレート、オーブン、ファーネス等により実施される。その後、予備硬化させて得られた膜を加熱焼成することによってシリコン酸化物を得ることができる。この予備硬化の温度は、トレンチ埋め込み性の観点から、好ましくは50℃以上、より好ましくは60℃以上、更に好ましくは70℃以上であり、同じくトレンチ埋め込み性の観点から、好ましくは300℃以下、より好ましくは280℃以下、更に好ましくは260℃以下である。また、予備硬化時の雰囲気としては、N2、Ar等の不活性雰囲気の他、空気、酸素又は水蒸気等の酸化性雰囲気も用いることができる。 Next, the substrate coated with the condensation reaction product solution is baked. However, it is preferable from the viewpoint of transporting the coating film that the pre-curing step is performed after the coating solution is coated on the substrate and before firing. This preliminary curing is performed by a hot plate, an oven, a furnace, or the like. Thereafter, a silicon oxide can be obtained by heating and baking a film obtained by pre-curing. This pre-curing temperature is preferably 50 ° C. or higher, more preferably 60 ° C. or higher, and still more preferably 70 ° C. or higher, from the viewpoint of trench embedding properties. More preferably, it is 280 degrees C or less, More preferably, it is 260 degrees C or less. Further, as an atmosphere at the time of preliminary curing, an oxidizing atmosphere such as air, oxygen or water vapor can be used in addition to an inert atmosphere such as N 2 and Ar.

焼成の方法としては、ホットプレート、オーブン、ファーネス等の一般的な加熱手段を適用することができる。熱処理温度は、好ましくは100℃〜1,200℃であり、より好ましくは200℃〜1,100℃であり、更に好ましくは300℃〜1000℃である。熱処理温度が上記の範囲内であることは、焼成後の膜密度が高く、また得られる膜質が良いという観点から好ましい。加熱焼成時の雰囲気としては、N2、Ar等の不活性雰囲気の他、空気、酸素又は水蒸気等の酸化性雰囲気も用いることができる。加熱焼成工程時の圧力は、特に制限は無く、加圧下、常圧下、減圧下又は真空中のいずれの圧力でも実施することができる。 As a baking method, general heating means such as a hot plate, an oven, and a furnace can be applied. The heat treatment temperature is preferably 100 ° C to 1,200 ° C, more preferably 200 ° C to 1,100 ° C, and further preferably 300 ° C to 1000 ° C. The heat treatment temperature within the above range is preferable from the viewpoint of high film density after firing and good film quality. As an atmosphere at the time of heating and baking, in addition to an inert atmosphere such as N 2 or Ar, an oxidizing atmosphere such as air, oxygen, or water vapor can also be used. There is no restriction | limiting in particular in the pressure at the time of a heat-firing process, It can implement by any pressure under pressure, a normal pressure, pressure reduction, or a vacuum.

以下、実施例及び比較例により本発明の実施の形態を詳細に説明する。本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples. The present invention is not limited to these.

ポリシロキサン化合物とシリカ粒子との縮合反応物の溶液の製造例−1
300mLナスフラスコに、テトラエトキシシラン31.20g、及びエタノール61.89gを入れて攪拌し、ついで0.7質量%硝酸水溶液4.59g及び水6.24gの混合水溶液を室温で滴下した。滴下終了後、50℃で1時間加熱攪拌した。加熱攪拌後、PL−06(扶桑化学工業製の平均一次粒子径6nm、6.3質量%濃度の水分散シリカ粒子)61.23g、及びエタノール58.14gの混合溶液を室温で滴下した。滴下終了後、50℃で1時間加熱攪拌した。その後、プロピレングリコールモノメチルエーテル(沸点:120℃)を150g添加し、オイルバスを昇温させて蒸留ラインよりエタノール、水、及び硝酸を留去し、縮合反応物のプロピレングリコールモノメチルエーテル溶液を得た。該縮合反応物のプロプレングリコールモノメチルエーテル溶液を濃縮することにより、SiO2換算で15質量%濃度の縮合反応物溶液85.70gを得た。
Production Example 1 of Solution of Condensation Reaction Product of Polysiloxane Compound and Silica Particles-1
In a 300 mL eggplant flask, 31.20 g of tetraethoxysilane and 61.89 g of ethanol were added and stirred, and then a mixed aqueous solution of 4.59 g of 0.7 mass% nitric acid aqueous solution and 6.24 g of water was added dropwise at room temperature. After completion of dropping, the mixture was heated and stirred at 50 ° C. for 1 hour. After heating and stirring, a mixed solution of PL-06 (water dispersion silica particles having an average primary particle diameter of 6 nm and a concentration of 6.3% by mass, manufactured by Fuso Chemical Industries) and 58.14 g of ethanol was added dropwise at room temperature. After completion of dropping, the mixture was heated and stirred at 50 ° C. for 1 hour. Thereafter, 150 g of propylene glycol monomethyl ether (boiling point: 120 ° C.) was added, the temperature of the oil bath was raised, and ethanol, water, and nitric acid were distilled off from the distillation line to obtain a propylene glycol monomethyl ether solution of the condensation reaction product. . By concentrating the propylene glycol monomethyl ether solution of the condensation reaction product, 85.70 g of a condensation reaction product solution having a concentration of 15% by mass in terms of SiO 2 was obtained.

ポリシロキサン化合物とシリカ粒子との縮合反応物の溶液の製造例−2
300mLナスフラスコに、テトラエトキシシラン31.20g、及びエタノール61.89gを入れて攪拌し、ついで0.7質量%硝酸水溶液4.59g、及び水6.24gの混合水溶液を室温で滴下した。滴下終了後、50℃で1時間加熱攪拌した。加熱攪拌後、PL−06(扶桑化学工業製の平均一次粒子径6nm、6.3質量%濃度の水分散シリカ粒子)61.23g、及びエタノール58.14gの混合溶液を室温で滴下した。滴下終了後、50℃で1時間加熱攪拌した。その後、エチレングリコール(沸点:191℃)を150g添加し、オイルバスを昇温させて蒸留ラインよりエタノール、水、及び硝酸を留去し、縮合反応物のエチレングリコール溶液を得た。該縮合反応物のエチレングリコール溶液を濃縮することにより、SiO2換算で15質量%濃度の縮合反応物溶液85.70gを得た。
Production Example 2 of Solution of Condensation Reaction Product of Polysiloxane Compound and Silica Particles-2
In a 300 mL eggplant flask, 31.20 g of tetraethoxysilane and 61.89 g of ethanol were added and stirred, and then a mixed aqueous solution of a 0.7 mass% nitric acid aqueous solution 4.59 g and water 6.24 g was added dropwise at room temperature. After completion of dropping, the mixture was heated and stirred at 50 ° C. for 1 hour. After heating and stirring, a mixed solution of PL-06 (water dispersion silica particles having an average primary particle diameter of 6 nm and a concentration of 6.3% by mass, manufactured by Fuso Chemical Industries) and 58.14 g of ethanol was added dropwise at room temperature. After completion of dropping, the mixture was heated and stirred at 50 ° C. for 1 hour. Thereafter, 150 g of ethylene glycol (boiling point: 191 ° C.) was added, the temperature of the oil bath was raised, ethanol, water, and nitric acid were distilled off from the distillation line to obtain an ethylene glycol solution of the condensation reaction product. By concentrating the ethylene glycol solution of the condensation reaction product, 85.70 g of a condensation reaction product solution having a concentration of 15% by mass in terms of SiO 2 was obtained.

(トレンチ埋め込み性の評価)
上記縮合反応物を下記実施例及び比較例の各条件で調製したものを、開口幅15nm、深さ250nmのトレンチを有するSi基板上にスピンコーター(東京エレクトロン製、クリーントラックMk−8)を用いて1600rpmで30秒回転塗布し、塗布膜を形成した。この塗布膜を50℃、100℃、150℃のホットプレート上でこの順に段階的に予備硬化した後、電気管状炉(入江商会製、MIK−5)を用いて炉内にアルゴンを25L/minで流し、23℃から昇温速度20℃/minで930℃まで昇温し930℃で30分間保持することで焼成工程を行った。得られた焼成後の基板をトレンチの長手方向に対し直角の方向で割断し、走査型電子顕微鏡(日立製作所製、S−4800)を用いて倍率8万倍で、サンプル片からランダムにトレンチ100本を観察し、すべてのトレンチ内がトレンチ埋め込み用縮合反応物の焼成物で埋まっており、溝、孔、クラック等のボイドが観察されない場合を埋め込み性が良好、トレンチ100本のうち1本でもこのようなボイドが観察される場合を埋め込み性が不良とした。
(Evaluation of trench fillability)
What prepared the said condensation-reaction thing on each condition of the following Example and a comparative example was used for spin coater (the Tokyo Electron make, clean track Mk-8) on Si substrate which has a trench of opening width 15nm and depth 250nm. Then, the coating film was formed by rotating at 1600 rpm for 30 seconds. After this coating film was pre-cured stepwise in this order on a hot plate at 50 ° C., 100 ° C., and 150 ° C., argon was added to the furnace at 25 L / min using an electric tubular furnace (manufactured by Irie Shokai, MIK-5). Then, the temperature was raised from 23 ° C. to 930 ° C. at a rate of temperature rise of 20 ° C./min, and kept at 930 ° C. for 30 minutes to carry out the firing step. The obtained fired substrate is cleaved in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the trench, and a trench 100 is randomly selected from a sample piece at a magnification of 80,000 times using a scanning electron microscope (manufactured by Hitachi, S-4800). When the book is observed, all the trenches are filled with the fired product of the condensation reaction product for filling the trench, and voids such as grooves, holes and cracks are not observed. The case where such a void was observed was regarded as poor embeddability.

実施例1
製造例−1で合成した縮合反応物にガンマブチロラクトン(沸点:204℃)を添加して、ガンマブチロラクトンが縮合反応物溶液中の有機溶媒全体に対して1質量%になるように調整した塗布液について、上記トレンチ埋め込み性評価手法に基づき評価を実施した。その結果、溝、孔、クラック等のボイドは観測されず、埋め込み性は良好であった。
Example 1
A coating solution prepared by adding gamma butyrolactone (boiling point: 204 ° C.) to the condensation reaction product synthesized in Production Example 1 so that the amount of gamma butyrolactone is 1% by mass with respect to the whole organic solvent in the condensation reaction solution. Was evaluated based on the above-described trench embedding evaluation method. As a result, voids such as grooves, holes and cracks were not observed, and the embeddability was good.

実施例2
製造例−1で合成した縮合反応物にガンマブチロラクトンを添加して、ガンマブチロラクトンが縮合反応物溶液中の有機溶媒全体に対して40質量%になるように調整した塗布液について、上記トレンチ埋め込み性評価手法に基づき評価を実施した。その結果、溝、孔、クラック等のボイドは観測されず、埋め込み性は良好であった。
Example 2
For the coating solution prepared by adding gamma butyrolactone to the condensation reaction product synthesized in Production Example-1 so that the amount of gamma butyrolactone is 40% by mass with respect to the total organic solvent in the condensation reaction solution, Evaluation was performed based on the evaluation method. As a result, voids such as grooves, holes and cracks were not observed, and the embeddability was good.

実施例3
製造例−1で合成した縮合反応物に乳酸エチル(沸点:154℃)を添加して、乳酸エチルが縮合反応物溶液中の有機溶媒全体に対して10質量%になるように調整した塗布液について、上記トレンチ埋め込み性評価手法に基づき評価を実施した。その結果、溝、孔、クラック等のボイドは観測されず、埋め込み性は良好であった。
Example 3
Coating solution prepared by adding ethyl lactate (boiling point: 154 ° C.) to the condensation reaction product synthesized in Production Example-1 so that the ethyl lactate is 10% by mass with respect to the total organic solvent in the condensation reaction solution. Was evaluated based on the above-described trench embedding evaluation method. As a result, voids such as grooves, holes and cracks were not observed, and the embeddability was good.

比較例1
製造例−1で合成した縮合反応物をそのまま塗布液として用いて、上記トレンチ埋め込み性評価手法に基づき評価を実施した。その結果、溝、孔、クラック等のボイドが観測されたため、埋め込み性は不良であった。
Comparative Example 1
The condensation reaction product synthesized in Production Example-1 was used as it was as a coating solution, and evaluation was performed based on the above trench embedding evaluation method. As a result, voids such as grooves, holes, cracks and the like were observed, so that the embedding property was poor.

比較例2
製造例−2で合成した縮合反応物をそのまま塗布液として用いて、上記トレンチ埋め込み性評価手法に基づき評価を実施した。その結果、溝、孔、クラック等のボイドが観測されたため、埋め込み性は不良であった。
Comparative Example 2
The condensation reaction product synthesized in Production Example-2 was used as it was as a coating solution, and evaluation was performed based on the above-described trench embedding evaluation method. As a result, voids such as grooves, holes, cracks and the like were observed, so that the embedding property was poor.

比較例3
製造例−1で合成した縮合反応物にガンマブチロラクトンを添加して、ガンマブチロラクトンが縮合反応物溶液中の有機溶媒全体に対して60質量%になるように調整した塗布液について、上記トレンチ埋め込み性評価手法に基づき評価を実施した。その結果、溝、孔、クラック等のボイドが観測されたため、埋め込み性は不良であった。
Comparative Example 3
With respect to the coating solution prepared by adding gamma butyrolactone to the condensation reaction product synthesized in Production Example-1 so that the amount of gamma butyrolactone is 60% by mass with respect to the total organic solvent in the condensation reaction solution, Evaluation was performed based on the evaluation method. As a result, voids such as grooves, holes, cracks and the like were observed, so that the embedding property was poor.

比較例4
製造例−2で合成した縮合反応物にガンマブチロラクトンを添加して、ガンマブチロラクトンが縮合反応物溶液中の有機溶媒全体に対して10質量%になるように調整した塗布液について、上記トレンチ埋め込み性評価手法に基づき評価を実施した。その結果、溝、孔、クラック等のボイドが観測されたため、埋め込み性は不良であった。
Comparative Example 4
With respect to the coating solution prepared by adding gamma butyrolactone to the condensation reaction product synthesized in Production Example-2 so that the amount of gamma butyrolactone is 10% by mass with respect to the total organic solvent in the condensation reaction solution, Evaluation was performed based on the evaluation method. As a result, voids such as grooves, holes, cracks and the like were observed, so that the embedding property was poor.

本発明は、半導体素子に形成されたトレンチ内の絶縁保護膜用に好適に適用される。   The present invention is suitably applied to an insulating protective film in a trench formed in a semiconductor element.

Claims (3)

ポリシロキサン化合物とシリカ粒子との縮合反応物、及び有機溶媒を含む、トレンチ埋め込み用縮合反応物溶液であって、
前記ポリシロキサン化合物が、下記一般式(2):
SiX 2 4 (2)
{式中、X 2 はハロゲン原子、炭素数1〜6のアルコキシ基又はアセトキシ基であり、複数のX 2 は同一でも異なっても良い。}
で表される4官能シラン化合物のみに由来し、
前記有機溶媒が、前記有機溶媒の総量100質量%に対し、沸点が130℃未満である有機溶媒(A)を50質量%以上99質量%以下、及び沸点が154℃以上220℃以下である有機溶媒(B)を1質量%以上50質量%以下含み、
前記有機溶媒(B)がケトン及びエステルからなる群から選ばれる少なくとも1種類である、トレンチ埋め込み用縮合反応物溶液。
A condensation reaction solution for trench filling, comprising a condensation reaction product of a polysiloxane compound and silica particles, and an organic solvent,
The polysiloxane compound has the following general formula (2):
SiX 2 4 (2)
{Wherein X 2 represents a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms or an acetoxy group, and a plurality of X 2 may be the same or different. }
Derived from the tetrafunctional silane compound represented by
The organic solvent has an organic solvent (A) having a boiling point of less than 130 ° C. and a boiling point of 154 ° C. or more and 220 ° C. or less with respect to a total amount of the organic solvent of 100% by mass. the solvent (B) of 50 mass% 1 mass% or more look-containing,
A condensation reaction product solution for trench filling, wherein the organic solvent (B) is at least one selected from the group consisting of ketones and esters .
前記有機溶媒(A)がアルコール、多価アルコール誘導体、ケトン、エステル、エーテル、及び炭化水素からなる群から選ばれる少なくとも1種類である、請求項に記載のトレンチ埋め込み用縮合反応物溶液。 The condensation reaction solution for trench embedding according to claim 1 , wherein the organic solvent (A) is at least one selected from the group consisting of alcohol, polyhydric alcohol derivative, ketone, ester, ether, and hydrocarbon. 請求項1又は2に記載のトレンチ埋め込み用縮合反応物溶液を、スピンコーティング法によって、トレンチを有する基板に塗布する工程と、
前記縮合反応物溶液が塗布された基板を焼成する工程と
を含む、トレンチ埋め込み膜の製造方法。
Applying the trench filling condensate reaction solution according to claim 1 or 2 to a substrate having a trench by a spin coating method;
And a step of baking the substrate coated with the condensation reaction product solution.
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